발포폼보드판 제조장치 및 방법{Apparatus for Polymer Foam Board Plate and method thereof}
본 발명은 발포폼보드판 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 발포 폼보드원판에 붙이는 종이를 화재발생 및 환경오염 없이 고주파 처리하고, 고주파 처리한 종이와 발포 폼보드 원판을 동시에 예열한 후 히팅롤로 눌러 종이와의 접착성을 향상시키고 종이의 표면이 매끄러운 발포폼보드판 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
압출 폴리스티렌 수지 발포 보드는 연속적이고 효과적으로 제조할 수 있으며 다양한 장점(예: 단열성, 경량, 저흡수성 및 가공성)이 있으므로, 일반 주택뿐만 아니라 기타의 구조물용 단열재로서 폭넓게 이용되어 왔다. 압출 폴리스티렌 수지 발포 보드는 폴리스티렌 수지, 발포 보드 및 기타의 첨가제를 압출기의 실린더에서 혼합 및 용융시키고, 생성된 용융 혼합물을 고압영역으로부터 저압영역으로 압출기의 압출 다이를 통하여 압출시킨 다음, 압출물을 계속 발포시키면서 성형장치를 통과시켜 제조하여 왔다. 그러나, 이렇게 하여 수득한 압출 발포 보드는 압출 방향에 수직인 단면에서의 발포도가 균일하지 않으며, 발포 보드의 밀도분포와 기계적 강도분포가 불균일하다는 단점이 있다. 이는 압출 수지 혼합물의 온도가 높아서 보형성이 나쁘기 때문에, 이것을 냉각시키면서 성형장치에서 성형하고 압출물의 표면부가 압출물의 내부보다 급속히 냉각되어 표면부의 발포를 억제하기 때문이다. 따라서, 표면부의 밀도는 높으며 내부의 밀도는 낮다. 더우기, 성형장치에 의해 온도가 높은 압출 수지 혼합물을 냉각시키는 것은 혼합물의 전반적인 발포를 억제하므로, 압출 발포 보드의 바람직한 밀도에 악영향을 미친다. 그러므로, 압출물을 발포 및 냉각 후에 재가열하거나, 진공장치로 또는 열용량이 크고 상온에서 액체인 증기를 대기속으로 계속해서 보내는 공정이 제안되었다. 그러나, 이러한 공정에 따라 제조한 발포 보드 역시 발포 보드의 압출 방향에 수직인 단면에서의 밀도와 기계적 강도가 여전히 불균일하다. 그러므로 두꺼운 발포 보드의 절단형으로 사용하는 경우, 이러한 발포 보드는 구부러지고 심지어는 작은 온도변화에도 파쇄되므로, 단일 시트 형태로만 사용해야 한다. 이는 생산성을 매우 저조하게 하며 단가를 상승시킨다. 스티렌 수지 발포 보드 시트를 압출하면서 또는 압출 직후에 표면에서 ＂냉각시키고＂, 계속해서 또는 방치 후에, 표면에서 가열하여 발포시키는 공정이 문헌에 기술되어 있다[참조: 일본국 미심사 특허공보 제56-99635호]. 이는 공정에서, 수지를 압출하는 동안 또는 수지가 오리피스를 통과한 후에 오리피스 내의 선단에서 냉각함으로써 충분한 발포기능을 여전히 보유한 수지를 냉각시킨다. 그 결과로, 일단 냉각된 매우 두꺼운 발포 보드(즉, 발포성 단열재)를 발포되도록 재가열할 때, 발포 보드 심층부까지 가열되지 않아 균일성 및 저밀도를 갖는 발포 보드를 수득하기가 어렵다. 예를 들면, 열 용량이 크고 열이 발포 보드 심층부까지 용이하게 투과할 수 있는 폴리스티렌 수지에 대한 기체투과성이 높은 증기를 사용하여 가열할 때, 저밀도는 얻을 수 있지만, 증기의 투과성이 향상됨에 따라 표면층과 심층부의 밀도분포는 불균일해진다. 더우기 이러한 증기에 의한 가열은 특정 시간 또는 높은 단가 또는 열손실을 야기하는 잔류 발포 보드의 응축액 제거 단계를 필요로 한다. 그리고 일단 냉각된 발포 보드(즉, 단열재)를 추가로 가열하는 단계는 비경제적이며 최종 제품의 단가 면에서 매우 불리하다. 한편, 폼 보드 원판의 상하면에 종이를 붙여 만든 폼보드 원판을 만드는 예로는 도 1 과 같이 권취롤(1)에 감긴 폼보드 원판(2)을 인출롤(3)을 통하여 인출하고 이를 예열부(4)에서 예열하고, 폼보드 원판(2)의 상하면에 고주파 누름부(5)를 통한 누름 작용으로 표면을 가열하는 고주파 처리부(6)를 통과하고, 고주파 처리부(6)에서 표면 처리된 고주파 처리 폼보드 원판(2-1)은 인출롤(7)을 통하여 인출되는 종이롤(8)을 통해 공급받은 종이(9)를 히팅롤(10)의 히팅으로 합체시켜 수득한다. (5-1)은 고주파 누름부(5)와의 누름 시 고주파를 발생토록 접지 전원을 인가받는 베이스롤 이다. 그러나 이러한 방식은 폼보드 원판(2)을 예열부(4) 및 고주파 처리부(6)를 통과토록 함으로써 가열하여 추가 발포가 일어나므로 두께가 불균일하고, 이를 종이롤(8)에서 인출되는 종이(9)와 합체하도록 한 상태에서 히팅롤(10)로 히팅하므로, 종이와 합체하는 동안 고주파처리 폼보드원판(2-1)의 표면이 일부 냉각되어 종이와의 합체 특성이 일정하지 못하여 불균일한 표면을 가지는 문제점이 있고, 접착성이 저하되어 쉽게 종이가 분리되는 요인이 된다.
본 발명은 이를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 폼보드판을 이루는 폼보드 원판이 아닌 합지용 종이를 화재위험 및 환경오염이 없도록 고주파 처리한 후 히팅롤에서 합지하여 합체된 표면을 매끄럽게 하고 종이와의 접착성을 향상시킨 발포폼보드판 제조장치 및 제조방법을 제공하려는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 폼보드 원판과, 원판의 상하면에 각각 고주파처리종이를 동시에 예열한 후, 히팅롤을 사용하여 합체하므로 합체 성능을 향상시키고 합체 불량을 없애도록 하는 발포폼보드판 제조장치 및 제조방법을 제공하려는 것이다.
이를 위하여 본원발명은 종이의 고주파 처리시 종이를 고주파 처리하는 중 인지를 인식하는 엔코더를 부가하고, 고주파 작동시 발생하는 연기 및 발생오염을 배기덕트로 배출시키고, 발포폼 보드원판을 예열부에서 예열토록 하고, 종이는 별도의 고주파부를 통하여 합체면에 요철에 생기도록 한 후, 예열부에서 발포폼보드원판과 고주파처리종이를 동시에 예열한 후, 동시에 히팅롤에서 접착되도록 한다. 즉, 본 발명은 폼보드 원판을 열처리하여 종이를 표면에 합체시킨 폼보드판 제조장치에서, 폼보드 원판에 합체될 종이의 합체면 부위에 고주파 가열시키는 고주파 누름부와 고주파베이스롤을 가지는 고주파부; 고주파부에서 고주파 가열된 고주파 처리종이와, 폼보드 원판을 동시에 상하 이격 예열하는 예열부; 및 예열부를 통과한 예열된 폼보드 원판 및 고주파 처리종이를 합체하도록 가열 누름 작용하는 히팅롤을 포함하는 발포폼보드판 제조장치를 제공하려는 것이다. 본 발명은 또한 폼보드 원단을 열처리하여 종이를 표면에 합체시킨 폼보드판 제조방법에 있어서, 폼보드 원판과 합체할 종이의 합체면 부위를 고주파 열처리하는 제 1 과정; 고주파 처리 종이와 이 고주파 처리 종이와 합체할 폼보드 원판을 수평상의 상하 차이를 두고 이동토록 하면서 동시에 예열시키는 제 2 과정; 및 예열된 폼보드 원판 및 고주파 처리 종이를 히팅롤에서 가열 합체하는 제 3 과정을 포함하여 수행함을 특징으로 하는 발포폼보드판 제조방법을 제공하려는 것이다. 본 발명에서 발포 보드 원료로 사용하는 스티렌 수지는, 예를 들면, 스티렌 유도체(예: 스티렌, α-메틸스티렌, 디클로로스티렌, 디메틸스티렌, 3급-부틸스티렌, 비닐톨루엔)의 단독중합체, 이들 중 적어도 두 개의 공중합체, 또는 스티렌 유도체와 다른 단량체와 용이하게 공중합 할 수 있는 화합물(예: 디비닐벤젠, 메틸 메타크릴레이트, 아크릴로 니트릴, 부타디엔) 소량과의 공중합체를 들 수 있다. 본 발명에서 사용하는 발포제로서는 휘발성 유기 발포제 및 열 분해성 화학적 발포제를 언급할 수 있다. 바람직한 발포제는 비점(제1기압 이하에서)이 기재 수지의 연화점보다 높지 않은 휘발성 유기 발포제(예: 트리클로로플루오로메탄, 디클로로디플루오로메탄, 디클로로플루오로메탄, 클로로디플루오로메탄, 1,1',2-트리클로로트리플루오로에탄, 1,2-디클로로테트라플루오로에탄, 1-클로로트리플루오로에탄, 1-클로로-1,1'-디플루오로에탄, 1,1-디플루오로에탄, 옥타플루오로디클로로부탄, 메틸 클로라이드, 에틸 클로라이든, 메틸렌 클로라이드, 에틸렌 클로라이드, 프로판, 부탄, 부텐, 프로필렌, 펜탄, 메탄올, 이산화탄소 등)이다. 또한, 난연제, 핵 생성제, 자외선 흡수제, 윤활제, 수지 개질제 및 착색제 등의 첨가제는 필요에 따라 첨가할 수 있다. 수지와 발포제와의 혼합 및 이의 압출은 폴리스티렌 수지의 통상적인 제조시에 사용하는 것과 동일하다. 발포제는 수지를 압출기에 공급하기 전에 압출기 내에서 수지와 혼합한다. 발포제 등을 함유하는 수지 혼합물은 추진, 압축, 용융 및 혼합하면서 스크류에 의해 압출기 내에서 전진시키고, 압출 다이(오리피스)를 통과시킴으로써 고압영역으로부터 저압영역으로 이동시킨다.
이상과 같이 본원발명은 폼보드판을 이루는 폼보드 원판이 아닌 합지용 종이를 고주파 처리한 후 히팅롤에서 합지하여 합체된 표면을 매끄럽게 하고 종이와의 접착성을 향상시킨다. 본 발명은 또한 폼보드 원판과 고주파처리종이를 동시에 예열한 후 히팅롤을 사용하여 합체하므로 합체 성능을 향상시키고 합체 불량을 없애도록 한다.
도 1 은 일반적인 발포 폼보드판 제조장치의 구성도,
도 2 는 본 발명의 구성도,
도 3 은 본 발명의 요부 구성도이다.
이하 본원 발명의 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2 는 본 발명의 구성도, 도 3 은 본 발명의 요부 구성도로, 폼보드 원판을 열처리하여 종이를 표면에 합체시킨 폼보드판 제조장치에 있어서, 폼보드 원판(2)에 합체되며 종이롤(8)에서 제공되는 종이(9)의 합체면 부위를 고주파 가열시키는 고주파 누름부(21)와, 합체면 반대편에 고주파누름부(21)를 통과하는 종이(9)를 지지하는 고주파 베이스롤(22)을 가지는 고주파부(20); 고주파 가열된 고주파 처리종이(9-2)와 폼보드 원판(2)을 동시에 수평상의 상하위치 차이를 두고 예열하는 예열부(30); 및 예열부(30)를 동시에 통과한 예열된 폼보드 원판(2-4) 및 고주파 처리종이(9-2)를 합체하도록 가열 누름 작용하는 히팅롤(10)을 포함한다. 상기 고주파부(20)는 종이(9)가 통과하는 입출구를 가지는 고주파부 하우징(23), 고주파누름부(21)에서 발생하는 연기 및 배기가스를 배출하는 배기덕트(24), 고주파베이스롤(22)의 회전축에 연동하여 이송 여부를 판단하는 엔코더(25), 고주파베이스롤(22)의 동력을 엔코더(25)에 전달하는 동력전달수단(26)을 포함하여 구성한다. 상기 예열부(30)는 고주파처리종이(9-2)가 수평이동 가능하도록 수직으로 이격된 제 1 롤(31)과, 제 1 롤(31)을 지나 히팅롤(10)에 인가하는 제 2 롤(32), 및 상기 제 1 및 제 2 롤(31,32)을 수용하며 예열용 열을 인가하는 예열 하우징(33)을 포함한다. (34)는 아이들롤 이다. 히팅롤(10)을 통과한 합체 폼보드원판은 냉각부(40)에서 냉각함으로써 발포의 진행을 멈추고 표면을 안정적으로 유지토록 한다. 바람직한 냉각부(40)의 예로는 합체 원판을 이송시키는 피딩롤(41)과, 피딩롤(41)에서 공급받은 합체 보드판을 냉각시키는 냉각챔버(42)를 포함한다. 냉각챔버(42)에서 냉각된 합체 보드판은 절단부(50)에서 일정 사이즈로 절단된다. 이와 같이 구성한 본원발명은 폼보드 원판을 열처리하여 종이를 표면에 합체시킨 폼보드판을 제조함에 있어서, 폼보드 원판(2)에 합체할 종이(9)의 합체면 부위를 고주파 누름부(21)의 누름 작용으로 요철면(9-1)을 이루도록 고주파 열처리한다(제 1 과정). 이 경우 고주파 열처리 자체는 통상의 기술이므로 이에 대한 설명은 생략하나, 종이에 고주파 열처리를 하면 고주파에 의한 파장으로 종이의 내 표면이 요철 형태로 타서 도 3 과 같이 요철면(9-1)을 이룬다. 이어 고주파 열처리하여 요철면(9-1)을 이룬 고주파 처리종이(9-2)와, 고주파 처리 종이(9-2)와 합체할 폼보드 원판(2)을 수평 상의 상하 차이를 두고 예열 하우징(33) 내에서 이동토록 하여 예열된 폼보드원판(2-4)을 이루도록 예열부(30)에서 동시에 예열시킨다(제 2 과정). 이어 예열된 폼보드 원판(2-4) 및 고주파 처리 종이(9-2)를 히팅롤(10)에서 가열 합체한다(제 3 과정). 상기 제 1과정과 제 2과정 사이에서 고주파처리중 인지를 고주파베이스롤(22)에 연동하는 엔코더(25)의 출력이상이 있는지로 판단하여 엔코더(25) 출력이상으로 종이(9) 이송이 중단된 상태로 판단되면, 고주파누름부(21) 작동을 오프시키는 안전과정을 더 수행한다. 이 경우 예열시킨 예열된 폼보드 원판(2-4)과 예열시킨 고주파 처리종이(9-2)는 그 표면의 온도가 일치하고 동시에 고주파 처리종이(9-2)의 일 표면이 요철면(9-1)을 이루므로, 이는 예열시킨 예열된 폼보드 원판(2-4) 표면과 히팅롤(10)을 통과하면서 눌리어질 때 접촉 면적을 늘리는 효과를 제공하여 접착력을 증대시킨다. 아울러 동시에 예열한 다음 히팅롤(10)을 통하여 눌러서 합체함으로써, 합체된 발포 폼보드판의 표면이 균일하고 접착성이 향상되어 내구성을 증진시킨다. 아울러 본원발명은 고주파부(20)가 고주파부 하우징(23)으로 감싸지도록 하여 작업자의 환경오염과 전자파 등의 위험 노출을 막아준다. 아울러 고주파부 하우징(23)으로 인한 내부 공간의 오염은 배기덕트(24)를 통하여 배출한다. 또한 고주파베이스롤(22)에 동력전달수단(26)으로 연동하는 엔코더(25)를 부가하여, 엔코더(25)의 출력을 제어부(도시하지 않음)에서 인식하여 엔코더 출력이 없으면 종이(9)의 이송이 멈춘 것으로 판단하고, 고주파누름부(21)의 작동 출력을 중단시켜(중단하는 수단 및 기능은 스위치 작동을 가능하므로 스위치 작동수단의 도시는 생략 함), 종이(9)의 이송 중단시에도 고주파누름부(21)가 작동하여 연기발생과 화재위험의 우려를 원천적으로 제거하여 작업 안정성을 극대화시킨다.
2;폼보드 원판 2-4;예열된 폼보드원판 8;종이롤 9;종이 9-1;요철면 9-2;고주파처리종이 10;히팅롤 20;고주파부 21;고주파 누름부 22;고주파 베이스롤 23;고주파부 하우징 24;배기덕트 25;엔코더 26;동력전달수단 30;예열부 31;제 1롤 32;제 2롤 33;예열하우징 34;아이들롤 40;냉각부 41;피딩롤 42;냉각챔버 50;절단부 |
